Bộ chia hơi loại dùng ống đồng (hình 2.14) khắc phục được những nhược điểm của ống nối bằng nhựa. Nhưng lại có nhược điểm là việc lắp ráp khó, việc xử lý ống kim loại để gắn vào địi hỏi phải có kỹ thuật cao.
2.1.6. Cụm xylanh phanh chính trợ lực khí nén thay thế cho xylanh phanh chính trợ lực chân khơng
Hình 2.15: Cấu tạo chi tiết bộ trợ lực chân khơng
(Hình 2.15) Mơ tả bơm chân khơng cung cấp chân khơng cho bình chứa chân khơng, chân khơng từ bình chứa thơng với hai buồng của bộ trợ lực. Khi đạp phanh sẽ tạo ra tín hiệu điều khiển mở van cho bộ trợ lực làm việc. Sự chênh lệch áp suất trong bộ trợ lực sẽ tạo ra một ngoại lực tác động vào xylanh lực làm tăng áp suất trong dẫn động phanh, tăng lực phanh.
18
Hình 2.16: Cụm xylanh phanh chính trợ lực khí nén được thay thế
Kết cấu bộ trợ lực chân khơng đơn giản, dễ bố trí trên xe. Tuy vậy, trợ lực chân khơng có lực cường hố khơng lớn, bị giới hạn bởi tiết diện của màng tác dụng lực, nếu màng lớn thì kích thước của bộ trợ lực tăng lên. Vì vậy trợ lực chân khơng chỉ thích hợp cho xe du lịch, xe vận tải trung bình và nhỏ nên cần được thay thế miêu tả trên hình (2.16).
Mặt khác, hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén có các ưu điểm như lực tác động lên bàn đạp nhỏ, hiệu suất phanh cao, dễ thay thế sửa chữa, ... Tại nước ta, nhu cầu thay thế bộ trợ lực chân khơng thành bộ trợ lực khí nén lớn, được các tài xế xe tải lựa chọn nhiều. Vì vậy, việc tính tốn thay thế bộ trợ lực chân không nhưng vẫn đảm bảo momen phanh và các chi tiết thay thế phù hợp với tiêu chuẩn nghành, tiêu chuẩn Việt Nam là cần thiết.
Bộ trợ lực khí nén và xylanh phanh chính sử dụng loại của hãng Nabco của Nhật Bản được sử dụng trên xe tải Hino FC9JLTA.
Màng trợ lực Dm = 5.5 inch.
19
Hình 2.17: Cụm xylanh phanh chính trợ lực khí nén
Cấu tạo cụm xylanh phanh chính (hình 2.17):
1-Piston lực 6- Đầu rắc nối 11 - Piston thủy lực
2 - Cuppen 7 - Van kiểm tra 12 - Cuppen
3 - Lò xo hồi vị 8 - Xylanh thủy lực 13 - Cần đẩy
4 - Xylanh khí 9 - Vít xả khí 14 - Đai ốc
5 - Bầu thơng khí trời 10 - Cơng tắc đèn báo mịn má
phanh
20
Hình 2.18: Bộ trợ lực khí nén và xylanh phanh chính sử dụng loại của
hãng Nabco của Nhật Bản được sử dụng trên xe tải Hino FC9JLTA 1.Piston lực; 2. Ty đẩy; 3. Lò xo chịu nén; 4. Vỏ Xylanh lực;
5. Nắp xylanh lực;
I. Khí nén đến từ bầu van rơle; II. Dầu phanh từ bình chứa dầu đến; A. Buồng chứa khí nén tư bầu van rơle; B. Buồng thơng với khí quyển. (Hình 2.18) mơ tả vỏ xylanh (4) lực có cấu tạo dạng thép tấm, phía đáy vỏ được làm kín chỉ để một đường dẫn thơng với van khí nén. Nắp xylanh lực (5) cũng làm bằng thép đúc, nắp vỏ liên kết với vỏ bộ trợ lực bằng sáu bu lông, ở giữa hai mặt tiếp giáp của mối ghép bu lơng này phải có đệm lót nhằm đảm bảo khí nén khơng lọt ra ngồi. Trên nắp vỏ là xylanh thủy lực được nối trực tiếp.
Piston lực có cấu tạo dạng tấm làm từ hộp kim gang và được ép kín với thân vỏ bộ trợ lực bằng vòng đệm cao su. Piston lực được nối với thanh đẩy bằng bu lông vặn chặt ở tâm nạp piston. Đầu kia của thanh đẩy là một piston khác, piston của xylanh lực để ép dầu đi. Ống nối van xả và thơng ra ngồi khí quyển tại buồng B nhằm tạo sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng khi trong bộ trợ lực có khí nén.
21
Hình 2.19: Kết cấu xylanh chính và piston thủy lực.
1. Vít xả gió; 2. Xylanh chính; 3. Đường cấp dầu; 4. Ty đẩy; 5. Cụm chặn và ngăn dầu; 6. Cụm piston thủy lực.
Xylanh chính (hình 2.19) được làm bằng kim loại với phương pháp đúc, trong xylanh chính gồm có cụm piston thủy lực (6), cụm piston thủy lực này được nối một đầu với ty đẩy (4) và nhận sự tác động của ty đẩy để nén dầu từ xylanh chính đến các xylanh con ở cơ cấu phanh. Ngồi ra cụm chắn dầu (5) có tác dụng giữ kín dầu của ty đẩy và làm đế tác dụng lên cơ cấu đóng mở cấp dầu cho xylanh chính. Phía trên xylanh chính có một van xả gió (1) lẫn trong dầu phanh.
Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái không phanh: Van phanh kép đóng khơng cung cấp khí nén vào khoang M do đó áp suất trong khoang M thấp, lực căng lò xo (3) đẩy piston (1) hết sang trái khiến thể tích khoang (M) đạt nhỏ nhất. Khí trời qua lổ (5) và lưới lọc vào khoang (N). Dầu phanh vào lỗ (B) qua van một chiều chảy vào buồng xylanh (8) nhờ một van trụ tiết diện chữ U. Lúc này dầu có áp suất thấp, van (7) ở trạng thái đóng để tránh lọt khí vào xylanh (8).
Trạng thái phanh: Khí nén được cung cấp bởi van phanh điền đầy vào khoang (M) qua lỗ A. Áp lực của khí nén thắng lực căng lò xo (3) đẩy piston (1) dịch chuyển sang phải. Lúc này van trụ chữ U bịt đường dầu, không cho
22
dầu lọt vào xylanh (8) tạo nên buồng kín trong xylanh (8). Áp lực khí nén tiếp tục tăng piston (11) dịch chuyển sang phải làm tăng lực dầu và cấp cho xylanh bánh xe nhờ lổ C. Dưới áp lực dầu, các guốc phanh được đẩy sát vào trống phanh tiến hành quá trình phanh.
Trạng thái rà phanh: Áp suất khí nén khơng đạt giá trị lớn nhất. Áp lực khí nén sẽ cân bằng với lực căng lò xo (3) và áp lực dầu trong xylanh (8), do đó sẽ giữ nguyên piston của xylanh thủy lực ở một vị trí nhất định tạo nên áp suất dầu ra các xylanh bánh xe giữ nguyên trạng thái rà phanh.
2.1.7. Van phân phối
Sau khi thay thế từ hệ thống phanh trợ lực chân khơng qua phanh trợ lực khí nén thì phần bàn đạp phanh cũng sẽ thay đổi. Với hệ thống phanh truyền thống thì bàn đạp phanh sẽ liên kết với cụm xylanh chính, tuy nhiên hệ thống phanh khí nén thì lại nằm riêng biệt với cụm xylanh chính. Nên ta cần trang bị thêm một bộ van phân phối.
Van phân phối có nhiệm vụ đóng, mở đường khí nén từ bình chứa đến bộ chia hơi. Van phân phối được dẫn động điều khiển bởi bàn đạp phanh do người lái điều khiển.
23
Hình 2.20: Cấu tạo van phân phối
Cấu tạo van phân phối (hình 2.20):
1.Bàn đạp phanh 8. Đế van xả khí. 15. Piston số 1.
2.Lò xo hồi vị. 9.Đế van số 2. 16. Thân van số 1.
3.Vòng hãm. 10.Lò xo hồi vị piston số 2. 17. Nắp van phanh.
4.Piston số 2. 11.Lò xo hồi vị piston số 1. 18. Vít điều chỉnh.
5. Lò xo hồi vị. 12. Đế van số 1. 19. Ty đẩy.
6 .Thân van số 2. 13.Lòxo đế piston số1. 20. Chốt.
7 .Van xả khí. 14.Lị xo hồi vị số 1. 21. Bàn đạp phanh
A. Đường từ bình khí nén cho phanh sau.
B. Đường tới dòng phanh bánh sau.
C. Đường từ bình khí nén cho phanh trước.
D. Đường tới dòng phanh bánh trước
24
Hoạt động của van phân phối (hình 2.20):
Ở trạng thái phanh: Lực đạp của người lái tác dụng lên bàn đạp (21) qua lò xo (14) đẩy piston (15) đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van (12) đi xuống để mở van cung cấp khí nén từ bình chứa (A) đến dịng phanh bánh sau (B). Khí nén ở khoang (B) qua lỗ thông vào khoang (G) đẩy piston (4) đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van (9) đi xuống mở van cung cấp khí nén từ bình chứa khoang (C) đến dịng phanh bánh trước khoang (D).
Ở trạng thái nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất khí nén trong khoang (B ) đẩy piston (15) đi lên dưới tác dụng của lò xo (11) đế van (12) đi lên đóng van cung cấp lại. Ngăn khí nén từ khoang (A) sang (B), piston (15) tiếp tục đi lên mở van xả lúc đó khí nén từ khoang (B) và dòng phanh sau xả ra ngồi khơng khí qua đường (E). Khí nén trong khoang (G) xả ra qua khoang (B). Do lực lị xo (10) và áp lực khí nén bên dưới piston, piston (4) đi lên. Tương tự với dịng phanh sau đóng van cung cấp khí từ (C) sang (D). sau đó mở khoang xả khí cho khoang (D) và dòng phanh trước xả khí ra ngồi.
Hình 2.21: Hình ảnh thực tế van phân phối
Van phân phối (2.21) được bố trí bên trong buồng lái thay vào vị trí bàn đạp phanh cũ, sử dụng loại của xe tải Hino FF3H.
25
2.1.8. Đường ống dẫn khí nén, dẫn dầu phanh
Khác với phanh dầu bình thường, chỉ cần có ống dầu bằng nhơm hoặc sắt. Hệ thống phanh trợ lực khí cần sử dụng thêm ống hơi cao áp để đảm bảo cấp hơi đủ cho hệ thống dẫn động trợ lực phanh.
Hình 2.22: Ống dẫn khí cho hệ thống phanh
(Hình 2.22) mơ tả ống dẫn khí cho hệ thống phanh. Ống dẫn khí được lắp từ máy nén khí đến bình chứa khí nén dùng loại ống Ф14, đường ống từ van phân phối đến cụm xylanh phanh chính trợ lực khí nén dùng loại ống tuýp đồng Ф10.
Hình 2.23: Ống đồng từ xylanh chính đến các xylanh con bánh xe
Loại ống đồng (hình 2.23) muốn sử dụng thì cần có các đầu nối bằng ren, phần đầu của ống phải được tạo hình thành dạng cơn (cơn lịi hoặc côn lõm). Để đảm bảo khơng bị thất thốt dầu gây ra hiện tượng mất áp lực trong quá trình phanh.
26
2.2. Hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén xe tải Misubishi Fuso Canter 7.5T sau khi thay thế sau khi thay thế
Sau khi thay thế các bộ phận ta đã chuyển đổi hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân không thành hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén hồn chỉnh (2.24).
Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén sau khi thay thế các chi tiết:
Hình 2.24: Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén sau khi thay thế
Cấu tạo sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén (hình 2.24):
1 - Máy nén khí 2 - Bộ làm khơ khí nén
3 - Van an toàn 4 - Đồng hồ khí nén
5 - Van một chiều 6 - Bình chứa khí nén
7 - Van phân phối 8 - Bộ chia hơi
9 - Cụm xylanh phanh chính bộ trợ lực khí nén
10 - Cơ cấu phanh cầu trước 11 - Cơ cấu phanh cầu sau
27
Máy nén khí qua bộ điều chỉnh áp suất, qua bộ làm khơ khí nén và van một chiều vào bình chứa khí nén. Áp suất trong bình được quy định bởi van một chiều (5). [6]
Khi đạp phanh: Khí nén từ bình chứa khí nén (6) qua van phân phối (7) mở thơng đường ống khí nén từ bình chứa khí nén (6) đến các bộ chia hơi (8) điều khiển van của bộ chia hơi (8) mở thơng bình chứa (6) với buồng trợ lực của cụm xylanh phanh chính (9). Áp suất khí nén tác dụng lên màng hơi của buồng trợ lực tạo ra lực đẩy làm piston thủy lực của cụm xylanh phanh chính (9) dịch chuyển sang phải làm áp suất dầu trong đường ống thủy lực tăng cao, tác dụng lên piston xylanh phanh bánh xe, tạo ra lực đẩy cần thiết dẫn động các cơ cấu phanh bánh xe cầu trước (10) và cầu sau (11), thực hiện quá trình phanh.[6]
Khi nhả bàn đạp phanh: Piston điều khiển của van phân phối (7) cắt đường khí điều khiển bộ chia hơi (8) từ bình chứa khí nén. Lúc này van của bộ chia hơi trở về vị trí ban đầu mở thông buồng trợ lực của cụm xylanh phanh chính (9) thơng với khí trời. Dưới tác dụng của lị xo hồi trong buồng trợ lực và ở các cơ cấu phanh bánh xe, màng trợ lực và cụm piston thủy lực của cụm xylanh phanh chính (9) dịch chuyển sang trái trở về vị trí ban đầu, kết thúc q trình phanh.[6]
Nhờ có bộ chia hơi thời gian tác dụng của hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén giảm xuống đáng kể do buồng trợ lực của cụm xylanh phanh chính (9) được nối thơng với bình chứa khí nén (khi đạp phanh) hoặc khí trời (khi nhả phanh) khơng q van phân phối.[6]
28
2.3.1. Các bước thực hiện tính tốn
Sau khi thay thế các bộ phận của bộ trợ lực ta cần thực hiện tính tốn kiểm tra các bộ phận thay thế đó có hoạt động ổn định và phù hợp với các bộ phận cũ. Mục tiêu cuối cùng của việc tính tốn là kiểm tra lại hiệu quả phanh, đảm bảo được momen phanh cần thiết và các chi tiết phù hợp với tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn Việt Nam.[6]
Hình 2.25: Sơ đồ khối quy trình tính tốn
Phương án tính tốn (2.25):
Trên cơ sở momen phanh cần thiết và dựa vào cấu tạo của cơ cấu phanh ta có thể tính ra được lực tác dụng lên cơ cấu phanh. Từ lực tác dụng lên cơ cấu phanh và thơng số đường kính xylanh bánh xe ta suy ra áp suất thủy lực cần thiết, có được áp suất thủy lực cần thiết lập tỉ lệ Dm, Dxlc
29
trong khoảng áp suất làm việc của hệ thống từ đó chọn được bộ trợ lực phù hợp.
Ta lựa chọn phương án tính từ momen phanh ở các bánh xe ngược về bộ trợ lực vì thực hiện phương án này ta sẽ biết được Momen phanh cần thiết, lực tác dụng lên cơ cấu phanh và áp suất thủy lực cần thiết giúp cho bài toán rõ ràng hơn.
30
Hình 2.27: Sơ đồ momen phanh, lực phanh, các áp suất tác dụng của
hệ thống phanh Các bước thực hiện tính tốn như sau:
1. Xác định Momen phanh cần thiết của hệ thống phanh. 2. Xác định áp suất thủy lực cần thiết.
3. Chọn bộ trợ lực khí nén phù hợp trên cơ sở áp suất thủy lực cần thiết và áp suất khí nén cần thiết.
4. Xác định áp suất khí nén cần thiết sau khi chọn được bộ trợ lực khí nén. 5. Tính tốn chọn máy nén khí, bình chứa khí nén.
6. Kiểm tra lượng áp suất khí nén tiêu hao đảm bảo hoạt động theo tiêu chuẩn Việt Nam.
7. Kiểm tra độ bền má phanh.
2.3.2. Thơng số sử dụng trong tính tốn
Bảng 3.1: Thơng số chung xe tải Misubishi Fuso Canter 7.5T
STT Thông số Đơn vị Kích thước
1 Kích thước chung
Dài tồn bộ mm 6750
31
Cao toàn bộ mm 2210
2 Chiều dài cơ sở mm 3850
4 Trọng lượng bản thân kg 2440
5 Tải trọng hàng hóa kg 4200
6 Trọng lượng toàn bộ 7500
Phân bố lên trục trước kg 2600
Phân bố lên trục sau kg 4900
7 Động cơ Diesel 4 kỳ Dung tích xilanh cc 3908 Cơng suất lớn nhất vịng/phút 2900 Momen xoắn lớn nhất vòng/phút 1600 8 Tốc độ chuyển động lớn nhất km/h 100 9 Bán kính quay vịng nhỏ nhất m 6.8
10 Khả năng vượt dốc tối đa % 42
11 Cỡ lốp inch 7.50-16-14PR 12 Hệ thống phanh thủy lực 13 Hộp số 5 tiến, 1 lùi 14 Tỉ số truyền Số tiến: 5.380 - 3.028 - 1.700 - 1.000 - 0.722 Số lùi: 5.380 [12]
Các số liệu cơ bản của hệ thống phanh dùng trong tính tốn - Số cơ cấu phanh bánh xe ở cầu trước và cầu sau i1 = i2 = 2 - Kích thước bộ trợ lực:
Đường kính màng trợ lực Dm = 114,3 mm
Đường kính xylanh phanh chính Dxlc = 23,8 mm
32 - Kích thước cơ cấu phanh:
Đường kính xylanh phanh bánh xe Bánh xe trước: dbx1 = 31,75 mm Bánh xe sau: dbx2 = 31,75 mm
Đường kính trống phanh trước và sau Dtr = 320 mm - Khe hở giữa má phanh và tang trống δbx = 0,1 mm
- Hành trình làm việc của piston và xylanh bánh xe hbx = 0,2 mm - Hành trình làm việc của piston và xylanh phanh chính:
2 2 2 1 2 1 2 22 2 / 4 4 4 bx bx xlc xlc bx bx d d D H i h i h (1.1) 2 2 3,14.3,175 3,14.2, 38 2 6 2.0, 02 / 0,85 4 4 xlc H (cm) (1.2) - Hành trình làm việc của màng trợ lực. 0,85 0,15 1 m xlc xlc H H (cm) (1.3)
2.3.3. Tính tốn hệ thống phanh xe tải Misubishi Fuso Canter Fe 7.5t 2.3.3.1. Xác định tạo độ trọng tâm 2.3.3.1. Xác định tạo độ trọng tâm
Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.
Khoảng cách từ trọng tâm đến tâm trục trước: 2 0 4900.3850 2515 7500 G L a G (mm) = 2,515 (m) (1.4)
Khoảng cách từ trọng tâm đến tâm trục sau:
b= L – a = 3850 – 2515 = 1312 (mm) = 1,335 (m) (1.5)